JPH07272693A - 誘電体バリア放電ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 コンパクトで、光出力が十分に大きく、か
つ、安定である誘電体バリア放電ランプを提供する 【構成】 光透過性で、誘電率がＥ₁ で、肉厚がＤ₁ で
ある細長い管状の、誘電体バリア放電の誘電体を兼ねた
放電容器１と、その外面の一部に設けた誘電体バリア放
電を行うための外側電極４と、放電容器の内側に配置さ
れ、細長い金属棒又は細長い金属管からなる内側電極５
と、その表面上又は間隙を有して設けた、誘電率がＥ₂
である第二の誘電体１００と、放電容器に充填された誘
電体バリア放電によってエキシマ分子を形成する放電用
ガスからなる誘電体バリア放電を利用した概略管状であ
るランプにおいて、第二の誘電体の誘電率Ｅ₂ を誘電率
Ｅ₁ 以上にし、その厚みＤ₂ を０．１μｍ以上から０．
１×Ｅ₂ ×Ｄ₁ ／Ｅ₁ 以下の範囲にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、光化学反応用
の紫外線光源として使用される放電ランプの一種で、誘
電体バリア放電によってエキシマ分子を形成し、該エキ
シマ分子から放射される光を利用するいわゆる誘電体バ
リア放電ランプの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明に関連した技術としては、例え
ば、日本国公開特許公報平１ー１４４５６０号があり、
そこには、放電容器にエキシマ分子を形成する放電用ガ
スを充填し、誘電体バリア放電（別名オゾナイザ放電あ
るいは無声放電。電気学会発行改定新版「放電ハンドブ
ック」平成１年６月再販７刷発行第２６３ページ参照）
によってエキシマ分子を形成せしめ、該エキシマ分子か
ら放射される光を利用するランプ、すなわち誘電体バリ
ア放電ランプについて記載されており、該放電容器は円
筒状であり、該放電容器の少なくとも一部は該誘電体バ
リア放電の誘電体を兼ねており、該誘電体は光透過性で
あり、該誘電体の少なくとも一部に導電性網状電極が設
けられた誘電体バリア放電ランプが記載されている。ま
た、誘電体バリア放電用の電極が金属であり、該金属電
極が放電用ガスに接触している構成の誘電体バリア放電
ランプについては、米国特許第５１７３６３８号に記載
されている。上記のような誘電体バリア放電ランプは、
従来のグロー放電ランプやアーク放電ランプには無い種
々の特長を有しているため有用である。しかし、上記の
ような誘電体バリア放電ランプは、形状が必ずしもコン
パクトでなく、また、コンパクトな形状にするとランプ
への注入電力が不十分になって光出力が不十分になった
り、あるいは放電が不安定になって光出力が不安定にな
るという問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、コン
パクトで、光出力が十分に大きく、かつ、安定である誘
電体バリア放電ランプを提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記本発明の目的は、少
なくとも、光透過性で、誘電率がＥ₁ で、肉厚がＤ₁で
ある細長い管状の、誘電体バリア放電の誘電体を兼ねた
放電容器と、該放電容器の外面の少なくとも一部に設け
た誘電体バリア放電を行うための外側電極と、該放電容
器の内側に配置され、細長い金属棒あるいは細長い金属
管からなる内側電極と、該内側電極の表面上もしくは間
隙を有して設けられた、誘電率がＥ₂ である第二の誘電
体と、該放電容器に充填された該誘電体バリア放電によ
ってエキシマ分子を形成する放電用ガスからなる誘電体
バリア放電を利用した概略管状であるランプにおいて、
該第二の誘電体の誘電率Ｅ₂ を誘電率Ｅ₁ 以上にし、か
つ、該第二の誘電体の厚みＤ₂ を０．１μｍ以上から
０．１×Ｅ₂ ×Ｄ₁ ／Ｅ₁ 以下の範囲にすることによっ
て達成出来る。

【０００５】該内側電極の第一の端は、該放電容器の第
一の端に気密に取り付けられかつ放電容器の外部に引き
出されており、該内側電極の第二の端は該放電容器内に
あるように構成すること、さらに、該内側電極の第二の
端が該放電容器の第二の端に固定されている構成にする
こと、該内側電極の第二の端が該放電容器の第二の端に
ゆるく保持されている構成にすること、該内側電極の第
二の端を該放電容器の第二の端にゆるく保持する部材が
該誘電体バリア放電ランプの排気管の残部を兼ねている
構成にすることによって上記本発明の目的はより一層達
成できる。

【０００６】また、該誘電体バリア放電ランプを、該放
電容器の外周面の一部に長手方向に沿って設けた、スリ
ット状に光を取り出す部分を有するアパーチャ形ランプ
に構成すること、さらに、該光取り出し部分の外面に、
該外側電極と電気的に接続され、かつ、光透過性である
部材を設けた構成にすること、該外側電極を該放電容器
の外周面の一部分に設置し、該光取り出し部分を該外側
電極の反対側の位置とし、かつ、該内側電極を該放電容
器の中心軸よりも該光取り出し部分に接近させて設けた
構成にすること、該外側電極を該放電容器の外周面の一
部分に設置し、該光取り出し部分を該外側電極の反対側
の位置とし、かつ、該内側電極を該放電容器の中心軸よ
りも該光取り出し部分から遠ざけて設けた構成にするこ
とによって上記本発明の目的はより一層達成できる。

【０００７】さらに、該放電容器が円筒であり、該内側
電極とそれをおおう第二の誘電体が円筒状であり、該放
電容器の内径を、該第二の誘電体の外径の３倍から４０
倍の範囲にすること、該外側電極を該放電容器の全周外
面にわたって設け、かつ、該内側電極の中心軸と該放電
容器の中心軸との距離を該内側電極の外径以上離して設
置した構成にすること、該外側電極をシームレスの円筒
状金網で構成することによって本発明の目的はより一層
達成できる。

【０００８】

【作用】塗料の紫外線硬化や紫外線を使用した金属表面
の乾式洗浄などには、高輝度の紫外線光源が必要とされ
るが、これらのランプの重要な性能の一つとして、集光
系による集光効率を大きくして高輝度を得るために、あ
るいは、機器全体をコンパクトにするために、コンパク
ト性が要求される。しかし、従来の誘電体バリア放電ラ
ンプは、コンパクトにすることが困難であり、また、コ
クパクトな形状に出来たとしても、ランプへの注入電力
が不十分になって光出力が不十分になったり、あるいは
放電が不安定になって光出力が不安定になるという問題
があった。

【０００９】以下、従来の誘電体バリア放電ランプの概
略図を図１２に示して、上記した問題点を説明する。放
電容器１はガラス製で、内側管２２、外側管２３を同軸
に配置して中空円筒状にしたものである。外側管２３の
外面には光透過性の誘電体バリア放電用の電極２４が、
内側管２２の外面にはアルミニウムの蒸着によって形成
した光反射膜を兼ねた誘電体バリア放電用の電極２５が
それぞれ設けられている。放電容器１の一端には、ゲッ
タ２７を収納するゲッタ室２６が設けられている。アル
ミニウムの蒸着によって形成した電極２５を機械的、化
学的に保護するために、電極２５の上に窒化ほう素から
なる保護膜２８が設けられている。誘電体バリア放電
は、該「放電ハンドブック」に記載されているように、
プラズマの直径が非常に小さく、かつ、放電の持続時間
が非常に短い微小な放電プラズマ（以後これをマイクロ
プラズマと記す）の多数の集まりである。放電空間２９
に、誘電体バリア放電によってエキシマ分子を形成する
放電用ガスを充填し、交流電源２１によって電極２４，
２５に電圧を印加すると、放電空間２９に多数のマイク
ロプラズマが安定に発生し、エキシマ光が放出される。
内側管、外側管の内面に蛍光体が塗布されていれば該蛍
光体がエキシマ光によって励起されて可視光を放出す
る。

【００１０】しかし、図１２から明らかなように、先ず
第一に、電極２４，２５の間に二枚の誘電体２２，２３
が存在し、かつ、電極２５の保護膜２８が設けられてい
るので、該ランプを細径化するのが著しく困難である。
第二に、細径化出来たとしても内側管２２の放電空間２
９に面した表面積が小さくなるため、放電空間２９への
電力注入量が減少し、その結果、光出力が低下するとい
う欠点が生じる。第三に、放電容器１内に金属が存在し
ないためゲッタを固定することが出来ないので、ゲッタ
を収納するためのゲッタ収納室を放電空間とは別に設け
る必要があり、ランプの全長が長くなる等の問題が生じ
る。

【００１１】本発明の原理を説明するまえに、まず、一
般的な誘電体バリア放電の概要について説明する。数十
トール以上の中気圧アーク放電ランプや高圧アーク放電
ランプなどの通常のアーク放電においては放電空間に放
電プラズマが一条だけ存在し、電極面上には一個の小さ
な電極輝点が生じている。すなわち、電極の面積を大き
くしても、実質的に電極としての役割をしている部分は
非常に小さい部分である。一方、該放電ハンドブックに
記載されているように、誘電体バリア放電においては、
その放電路に誘電体が挿入されているので、この誘電体
が放電プラズマが一条に収斂するのを阻止するので、放
電空間に多条の放電プラズマが存在し、電極の広い面積
にわたって多数の電極輝点が均一に存在することにな
る。誘電体バリア放電ランプにおいてエキシマ光が高効
率で放出される原因の一つは、上記した多条の放電プラ
ズマの存在である。放電路に誘電体が挿入されている場
合における放電空間への電力の注入は、大雑把には、放
電空間に印加される電圧、すなわち、放電維持電圧と、
該誘電体における電圧降下の比に、すなわち、放電プラ
ズマのインピーダンスと誘電体のインピーダンスの比に
ほぼ比例する。放電空間を挟んで二枚の誘電体が存在す
る構成の誘電体バリア放電ランプにおいては、放電プラ
ズマが一条に収斂するのを阻止する効果が大きいので、
多条の放電プラズマが安定に存在し、その結果、安定な
光出力が得られるが、一方、誘電体が二枚存在するの
で、放電空間に電力が注入されにくく、その結果、光出
力が十分に得られないという欠点が生じる。これに対し
て、一枚の誘電体だけを有する誘電体バリア放電ラン
プ、すなわち、一つの電極が放電ガスに接している構造
の誘電体バリア放電ランプにおいては、放電空間への電
力注入が容易になるという利点が生じるが、一方、放電
プラズマが一条に収斂するのを阻止する効果が小さいの
で、一時的に、放電ガスに接している金属電極上の一点
に放電が集中して、その結果、放電が不安定で光出力が
不安定になっり、エキシマ光の放射効率が低下するなど
の不利点が生じる。

【００１２】本発明者等は、少なくとも、光透過性で、
誘電率がＥ₁ で、肉厚がＤ₁ である細長い管状の、誘電
体バリア放電の第一の誘電体を兼ねた放電容器と、該放
電容器の外面の少なくとも一部に設けた誘電体バリア放
電を行うための外側電極と、該放電容器の内側に配置さ
れ、細長い金属棒あるいは細長い金属管からなる内側電
極と、該内側電極の表面上もしくは間隙を有して設けら
れた、誘電率がＥ₂ である第二の誘電体と、、該放電容
器に充填された該誘電体バリア放電によってエキシマ分
子を形成する放電用ガスからなる誘電体バリア放電を利
用した概略管状である誘電体バリア放電ランプにおい
て、放電用ガスである、キセノンガス、もしくは希ガス
とハロゲンの混合ガスを充填して、第二の誘電体の厚み
Ｄ₂ を種々に変えて、放電プラズマが一条に収斂するの
を阻止する効果について詳細な検討を行った。その結
果、該第二の誘電体の厚みＤ₂ を０．１μｍ以上に構成
すると、放電プラズマが一条に収斂する確率が著しく減
少する事を発見した。特に、キセノンガス、もしくは希
ガスと塩素ガスの混合ガスの圧力が１０ｋＰａ以上２０
０ｋＰａ以下の範囲において放電プラズマが一条に収斂
するのを阻止する効果大きく、２０ｋＰａ以上１００ｋ
Ｐａ以下の範囲において放電プラズマが一条に収斂する
のを阻止する効果がさらに著しく大きくなった。

【００１３】厚さが比較的うすく、誘電率がＥで厚さが
Ｄである誘電体を電極で挟んだ構造のコンデサの静電容
量は、大雑把にＥ／Ｄに比例する。また、複数個のコン
デンサを直列に接続した場合における一つのコンデンサ
に印加される電圧は、該コンデンサの静電容量に比例す
る。少なくとも、光透過性で、誘電率がＥ₁ で、肉厚が
Ｄ₁ である細長い管状の、誘電体バリア放電の第一の誘
電体を兼ねた放電容器と、該放電容器の外面の少なくと
も一部に設けた誘電体バリア放電を行うための外側電極
と、該放電容器の内側に配置され、細長い金属棒あるい
は細長い金属管からなる内側電極と、該内側電極の表面
上もしくは間隙を有して設けられた、誘電率がＥ₂ であ
る第二の誘電体と、該放電容器に充填された該誘電体バ
リア放電によってエキシマ分子を形成する放電用ガスか
らなる誘電体バリア放電を利用した概略管状である誘電
体バリア放電ランプにおいて、第二の誘電体の誘電率Ｅ
₂を誘電率Ｅ₁ 以上にし、第二の誘電体の厚みＤ₂ を
０．１×Ｅ₂ ×Ｄ₁ ／Ｅ₁ 以下にすると、第二の誘電体
に印加される電圧は第一の誘電体に印加される電圧の約
１０％以下に減少し、その結果、放電空間に注入される
電力は増大し、しかも、第二の誘電体の被覆による内側
電極を含めた外径の増加は約１０％程度であり、即ち、
コンパクトで光出力の大きな誘電体バリア放電ランプが
得られる。

【００１４】すなわち、光透過性で、誘電率がＥ₁ で、
肉厚がＤ₁ である細長い管状の、誘電体バリア放電の第
一の誘電体を兼ねた放電容器と、該放電容器の外面の少
なくとも一部に設けた誘電体バリア放電を行うための外
側電極と、該放電容器の内側に配置され、細長い金属棒
あるいは細長い金属管からなる内側電極と、該内側電極
の表面上もしくは間隙を有して設けられた、誘電率がＥ
₂ である第二の誘電体と、該放電容器に充填された該誘
電体バリア放電によってエキシマ分子を形成する放電用
ガスからなる誘電体バリア放電を利用した概略管状であ
る誘電体バリア放電ランプにおいて、第二の誘電体の厚
みＤ₂ を０．１μｍ以上から０．１×Ｅ₂ ×Ｄ₁ ／Ｅ₁
以下の範囲に構成すると、先ず第一に、放電プラズマが
一条に収斂する現象が発生しにくく、従って光出力の変
動が少なく、第二に、放電路中に挿入されている第二の
誘電体が薄く、かつ、保護膜２８も不要になるので、ラ
ンプの細径化が容易に実現でき、第三に、表面積の小さ
な内側電極を覆う第二の誘電体が薄いので放電空間に十
分に電力が注入でき、従って光出力が十分に大きく、か
つ、光出力が安定でコンパクトな誘電体バリア放電ラン
プが得られる。

【００１５】該内側電極の第一の端を該放電容器の第一
の端に気密に取り付け、かつ、放電容器の外部に引き出
す構成にし、該内側電極の第二の端は該放電容器内にあ
るように構成すると、第一に、電極リード線が一端にの
み存在するのでコンバクト化が可能になり、第二に、誘
電体バリア放電ランプを点灯するには高電圧が必要であ
り、高電圧が印加される電極リード線等の安全対策が必
要であるが、上記の内側電極の方を高電圧にすることに
より、絶縁対策が一端ですみ、さらにコンパクトな誘電
体バリア放電ランプが得られる。

【００１６】該内側電極の第二の端を該放電容器の第二
の端に固定する構成すると、該内側電極は両端が支持さ
れることになり、第二の誘電体で被覆した細長い内側電
極を細長い放電容器の中に精度良い位置関係を保って設
置することが可能になり、ばらつきの少ない誘電体バリ
ア放電ランプが得られる。該細長い内側電極の第二の端
を該放電容器の第二の端にゆるく保持する構成にする
と、第一に、製造が容易になり、第二に、該細長い内側
電極として、放電容器の熱膨張率と異なる熱膨張率を有
する金属を使用することが可能になり、ランプの構成材
料の選択の自由度が大きくなるという利点が生じる。該
細長い内側電極の第二の端を該放電容器の一端にゆるく
保持する部材を該誘電体バリア放電ランプの排気管の残
部と兼用させると、製造がさらに容易になり、かつ、安
価になるという利点が生じる。

【００１７】放電容器の外面の一部に光反射膜を設け、
光反射膜を設けない部分が容器の長手方向にスリット状
に残り、スリット状に光を取り出す構成のアパーチャ形
ランプは、放電容器の外面の全周からほぼ均一に光が放
出される通常のランプに比較し、コンパクトで、高輝度
が得られるという特長がある。しかし、蛍光ランプにお
いてはアパーチャ形ランプが実現されているが、低圧グ
ロー放電や高圧アーク放電を利用した従来の紫外線ラン
プにおいてはアパーチャ形ランプが実現されていない。
その理由は、紫外線はランプ内の放電ガスやプラズマに
吸収されるので、プラズマから放出された紫外線が反射
膜で数多く反射されたのちに光取り出し部分から放出さ
れる構成のアパーチャ形ランプは、発光効率が著しく低
下するからである。

【００１８】少なくとも、光透過性で、誘電率がＥ
₁ で、肉厚がＤ₁ である細長い管状の、誘電体バリア放
電の第一の誘電体を兼ねた放電容器と、該放電容器の外
面の少なくとも一部に設けた誘電体バリア放電を行うた
めの光透過性の外側電極と、該放電容器の内側に配置さ
れ、細長い金属棒あるいは細長い金属管からなる内側電
極と、該内側電極の表面上もしくは間隙を有して設けら
れた、誘電率がＥ₂ である第二の誘電体と、該放電容器
に充填された該誘電体バリア放電によってエキシマ分子
を形成する放電用ガスからなる誘電体バリア放電を利用
した概略管状である誘電体バリア放電ランプにおいて、
該第二の誘電体の誘電率Ｅ₂ を誘電率Ｅ₁ 以上にし、か
つ、厚みＤ₂ を０．１μｍ以上から０．１×Ｅ₂ ×Ｄ₁
／Ｅ₁ 以下の範囲に構成し、かつ、該誘電体バリア放電
ランプをアパーチャ形ランプに構成すると、まず第一
に、エキシマ光はランプ内の放電ガスやプラズマに吸収
されないので、高効率の紫外光放出のアパーチャ形ラン
プが実現でき、第二に、内側電極が細長い金属棒あるい
は金属管からなっており、かつ、該細長い金属棒あるい
は金属管を覆っている第二の誘電体が薄いのでランプの
細径化が容易に実現でき、さらに、該内側電極による紫
外線の吸収が少なく、第三に、表面積の小さな内側電極
を覆う第二の誘電体が薄いので放電空間に十分に電力が
注入でき、従って光出力が十分に大きく、かつ、光出力
が安定でコンパクトな誘電体バリア放電ランプが得られ
る。

【００１９】該光取り出し部分の外面に、該外側電極と
電気的に接続され、かつ、光透過性である部材を設けた
構成にすると、誘電体バリア放電によって発生した電磁
雑音電波が光取り出し部分から漏れるのを防止出来ると
いう利点が生じる。該誘電体バリア放電ランプにおい
て、該外側電極を該放電容器の外周面の一部分に設置
し、該光取り出し部分を該外側電極の反対側の位置と
し、かつ、該内側電極を該放電容器の中心軸よりも該光
取り出し部分から離れて設けた構成にすると、該内側電
極が光取り出し部分から離れているので光の取り出し効
率が高くなり、かつ、該外側電極と該内側電極の距離が
短くなるので、放電始動電圧が低下するという利点が生
じる。

【００２０】該誘電体バリア放電ランプにおいて、該外
側電極を該放電容器の外周面の一部分に設置し、該光取
り出し部分を該外側電極の反対側の位置とし、かつ、該
内側電極を該放電容器の中心軸よりも該光取り出し部分
に近づけて設けた構成にすると、該外側電極と該内側電
極間の距離が大きくなり、従って放電空間を大きくでき
るので、より細い放電容器で大きな光出力が得られると
いう利点が生じる。

【００２１】該放電容器が円筒であり、該内側電極が丸
棒あるいは円管状の金属である該誘電体バリア放電ラン
プにおいては、該円筒状の放電容器の内径が、該内側電
極をおおう第二の誘電体の外径の３倍未満においては、
その誘電体におおわれた内側電極による可視光の吸収が
無視できなくなり、また、該第二の誘電体の外径の４０
倍を越えた領域においては、外側電極と内側電極との電
極面積のアンバランスにより放電が不安定になると言う
欠点が生じた。即ち、該放電容器が円筒であり、該内側
電極とそれをおおう第二の誘電体が円筒状であり、該放
電容器の内径を、該第二の誘電体の外径の３倍から４０
倍の範囲に構成することにより、発光効率が十分で、か
つ、光出力の安定な誘電体バリア放電ランプが得られ
る。

【００２２】該放電容器が円筒であり、該内側電極とそ
れをおおう第二の誘電体が円筒状である該誘電体バリア
放電ランプにおいて、該外側電極を該放電容器の外面全
周に渡って設け、かつ、該内側電極の中心軸と該放電容
器の中心軸との距離を該内側電極の外径以上離して設置
した構成にすると、該内側電極と該外側電極間の距離が
短くなるので、放電始動電圧が低くなり、従って点灯用
電源が簡略になるという利点が生じる。放電始動電圧低
下の効果は、該内側電極の中心軸と該放電容器の中心軸
との距離が該内側電極の外径以上において著しい。

【００２３】該外側電極をシームレスの円筒状金網で構
成すると、平板状の金網を巻きつけて円筒状に構成した
場合に生じる金網の縁の重なり部分が無いので、誘電体
バリア放電ランプの外径が小さくなるという利点が生じ
る。

【００２４】

【実施例】本発明の第一の実施例の誘電体バリア放電ラ
ンプを、図１に示す。放電容器１は、肉厚１ｍｍ，外径
６ｍｍ、全長２００ｍｍの合成石英ガラス管からなり、
その第一の端１１には内側電極５が気密にとりつけら
れ、放電容器１の第二の端１２は気密に閉鎖されてい
る。内側電極５は、タングステンからなる直径０．８ｍ
ｍの無空棒で、該放電容器１と同軸に、かつ、内側電極
の第二の端６が放電容器内に存在する。第二の誘電体１
００は、厚さ０．０８ｍｍ、約外径１ｍｍの石英ガラス
管である。すなわち、内側電極５は、第二の誘電体１０
０である薄肉の石英ガラス管で覆われている。Ｅ₂ はＥ
₁ と同じで約３．８であり、Ｄ₂ は０．０８ｍｍなの
で、０．１×Ｅ₂ ×Ｄ₁ ／Ｅ₁ は０．１ｍｍになる。す
なわち、該第二の誘電体１００の厚み０．０８ｍｍは、
本発明の範囲内にある。放電容器１の外面には外側電極
４としてシームレスのステンレス円筒金網を設けた。外
側電極４は、放電容器１の第二の端１２の外側にも設け
られている。内側電極の第一の端は放電容器１の外側に
引き出され、電源２１に接続される。放電容器１には、
第一の端１１付近に設けた排気管より、放電用ガスとし
てキセノンを３０ｋＰａ封入した。３は排気管の残部で
ある。外側電極４と内側電極５の間に電源２１によって
２０ｋＨｚ，３ｋＶの高周波電圧を印加したところ、安
定な誘電体バリア放電が発生し、その結果、波長１７２
ｎｍに最大値を有する真空紫外線が効率よく放射され
た。この実施例の誘電体バリア放電ランプの特長を纏め
ると、先ず第一に、放電プラズマが一条に収斂する現象
が発生しにくく、従って光出力の変動が少なく、第二
に、内側電極が直径約０．８ｍｍと細いためランプの細
径化が容易に実現でき、第三に、表面積の小さな細長い
内側電極は、肉薄の第二の誘電体で覆われているだけな
ので、放電空間に十分に電力が注入でき、従って光出力
が十分に大きく、第四に放電容器１の第二の端１２まで
放電が発生するので、ランプの有効発光長の割合が大き
くなり、従って、光出力が大きく、かつ、安定でコンパ
クトな誘電体バリア放電ランプが得られた。

【００２５】本発明の第二の実施例の誘電体バリア放電
ランプを、図２に示す。放電容器１の寸法は第一の実施
例と同じである。内側電極５は中空管状でり、重量が小
さくなるという利点が生じる。第二の誘電体１００は、
ゾル・ゲル法で形成した酸化アルミニウムで、厚みは
０．５μｍである。酸化アルミニウムの誘電率は１０程
度と大きいので、表面積の小さな細長い内側電極５は、
肉薄で、しかも、高誘電率の第二の誘電体１００で覆わ
れことになり、したがって、放電空間に十分に電力が注
入でき、従って光出力を十分に大きく出来るという利点
が生じる。

【００２６】本発明の第三の実施例の誘電体バリア放電
ランプを、図３に示す。本実施例のランプの構造は、第
一の実施例のランプ構造に加えて、該内側電極５の第二
の端６を該放電容器１の第二の端１２に埋め込んで固定
したものである。放電容器１と内側電極５の中心軸を正
確に合致させやすく、ばらつきの少ないランプが得られ
る、内側電極５の両端が固定されているので機械的な強
度が大きいなどの利点が生じる。

【００２７】本発明の第四の実施例の誘電体バリア放電
ランプを、図４に示す。本実施例のランプの構造は、第
一の実施例のランプ構造に加えて、ランプの全長が３０
０ｍｍと長く、かつ、該内側電極５の第二の端６を該放
電容器１の第二の端１２に設けられた窪み７に挿入し、
ゆるく保持したものである。本実施例においては、ラン
プの製造が容易になり、さらに、内側電極５と放電容器
１の熱膨張率が異なったとしても、その差が窪み７で吸
収されるので、ランプの全長が３００ｍｍと長いにも拘
わらず、信頼性の高い誘電体バリア放電ランプが得られ
た。

【００２８】本発明の第五の実施例の該誘電体バリア放
電ランプを、図５に示す。本実施例のランプの構造は、
第四の実施例のランプ構造における窪み７を、該誘電体
バリア放電ランプの排気管の残部３と兼用させたもの
で、製造がさらに容易になり、かつ、安価になるという
利点が生じる。さらに、金属の部材から成るゲッター２
が、内側金属５の第一の端の近傍に、溶接によって取り
付けられている。特別なゲッター室を必要としないた
め、発光長の割合の大きなコンパクトな誘電体バリア放
電ランプが得られた。

【００２９】本発明の第六の実施例の誘電体バリア放電
ランプの断面図を、図６に示す。本実施例のランプは、
第五の実施例の該誘電体バリア放電ランプにおける放電
容器１を中空楕円筒にした構成で、第五の実施例の利点
に加えて、薄形の誘電体バリア放電ランプが得られると
いう利点が生じる。

【００３０】本発明の第七の実施例のアパーチャ形誘電
体バリア放電ランプの断面図を、図７に示す。本実施例
のランプにおいては、放電容器１の外周面の一部にアル
ミニウムからなる光反射板を兼ねた外側電極８が設けら
ており、該外側電極８が設けられていない管壁部分が、
光取り出し部分９になっている構成である。この部分９
は、ランプの長手方向にスリット状に伸びている。放電
容器１内に設けられた内側電極５が細く、かつ、大きな
電力を注入することが出来るので、コンパクトで光出力
の大きなアパーチャ形の誘電体バリア放電ランプを得る
ことが出来る。

【００３１】本発明の第八の実施例のアパーチャ形誘電
体バリア放電ランプの断面図を、図８に示す。本実施例
のランプ構造は、第七の実施例のアパーチャ形誘電体バ
リア放電ランプの放電容器１を中空楕円筒にして、光取
り出し部分９を長軸方向の位置に設けた構成である。外
側電極８に対接して、誘電体多層膜からなる光反射膜１
０を設けた。光取り出し部分９に対して放電空間を大き
くとれるので、より高輝度のアパーチャ形誘電体バリア
放電ランプが得られる。

【００３２】本発明の第九の実施例のアパーチャ形誘電
体バリア放電ランプは、第八の実施例のアパーチャ形誘
電体バリア放電ランプの光取り出し部分９を放電容器１
の短軸方向の位置に設けた構成である。放電容器１の厚
みに対して光取り出し部分９を大きくとれるという利点
が生じる。すなわち、より薄型のアパーチャ形誘電体バ
リア放電ランプが得られる。

【００３３】本発明の第十の実施例のアパーチャ形誘電
体バリア放電ランプの断面図を、図９に示す。本実施例
のランプにおいては、放電容器１の内周面の一部に誘電
体多層膜からなる光反射膜１０が設けられ、該光反射膜
１０が設けられていない管壁部分が、光取り出し部分９
になっており、さらに、放電容器１の外面全周にシーム
レスの円筒状金属網からなる外側電極４を設けた構成で
ある。すなわち、外側電極４の光取り出し部分９の外面
に存在する部分は、該外側電極と電気的に接続され、か
つ、網であるから光透過性である部材に相当し、従っ
て、誘電体バリア放電によって発生した電磁雑音電波が
光取り出し部分から漏れるのを防止出来るという利点が
生じる。

【００３４】本発明の第十一の実施例のアパーチャ形誘
電体バリア放電ランプの断面図を、図１０に示す。本実
施例のランプの構造は、内側電極５を該放電容器１の中
心軸Ｘよりも該光取り出し部分９に接近させて設けたこ
と以外は第七の実施例と同一構造である。このような構
造によって、該外側電極と該内側電極との間の距離が長
くなるので、ランプへの入力が大きくなり、従って、光
出力が大きくなるという利点が生じる。

【００３５】本発明の第十二の実施例のアパーチャ形誘
電体バリア放電ランプの断面図を、図１１に示す。本実
施例のランプの構造は、内側電極５を該放電容器１の中
心軸Ｘよりも該光取り出し部分９から遠ざけて設けたこ
と以外は第七の実施例と同一構造である。このような構
造によって、該外側電極と該内側電極との間の距離が短
くなったので、放電始動電圧が低下し、かつ、該内側電
極５が該光取り出し部分９から離れているので、光の取
り出し効率が増大し、高効率であるという利点が生じ
る。

【００３６】本発明の第十三の実施例の誘電体バリア放
電ランプは、第一の実施例の誘電体バリア放電ランプに
おける内側電極５を放電容器１の中心軸より１．５ｍｍ
ずらして設置した構成である。この実施例においては放
電開始電圧が低くなるという利点が生じる。

【００３７】

【発明の効果】上記したように、本発明によれば、コン
パクトで、光出力が十分に大きく、かつ、安定である誘
電体バリア放電ランプをを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の誘電体バリア放電ランプの実施例の説
明図である。

【図２】本発明の誘電体バリア放電ランプの他の実施例
の説明図である。

【図３】本発明の誘電体バリア放電ランプの他の実施例
の説明図である。

【図４】本発明の誘電体バリア放電ランプの他の実施例
の説明図である。

【図５】本発明の誘電体バリア放電ランプの他の実施例
の説明図である。

【図６】本発明の誘電体バリア放電ランプの他の実施例
の説明図であって、該ランプの長手方向に垂直な断面を
示す。

【図７】本発明の誘電体バリア放電ランプの他の実施例
の説明図であって、該ランプの長手方向に垂直な断面を
示す。

【図８】本発明の誘電体バリア放電ランプの他の実施例
の説明図であって、該ランプの長手方向に垂直な断面を
示す。

【図９】本発明の誘電体バリア放電ランプの他の実施例
の説明図であって、該ランプの長手方向に垂直な断面を
示す。

【図１０】本発明の誘電体バリア放電ランプの他の実施
例の説明図であって、該ランプの長手方向に垂直な断面
を示す。

【図１１】本発明の誘電体バリア放電ランプの他の実施
例の説明図であって、該ランプの長手方向に垂直な断面
を示す。

【図１２】従来の誘電体バリア放電ランプの説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 放電容器 ２ ゲッタ ３ 排気管の残部 ４ 外側電極 ５ 内側電極 ６ 内側電極の第二の端 ７ 窪み ８ 外側電極 ９ 光取り出し部分 １０ 光反射膜 １００ 第二の誘電体

フロントページの続き (72)発明者 大西 安夫 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシオ 電機株式会社内 (72)発明者 菱沼 宣是 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシオ 電機株式会社内 (72)発明者 竹元 史敏 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシオ 電機株式会社内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光透過性で、誘電率がＥ₁ で、肉厚がＤ
   ₁ である細長い管状の、誘電体バリア放電の第一の誘電
   体を兼ねた放電容器と、該放電容器の外面の少なくとも
   一部に設けた誘電体バリア放電を行うための光透過性の
   外側電極と、該放電容器の内側に配置され、細長い金属
   棒あるいは細長い金属管からなる内側電極と、該内側電
   極の表面上もしくは間隙を有して設けられた、誘電率が
   Ｅ₂ である第二の誘電体と、該放電容器に充填された該
   誘電体バリア放電によってエキシマ分子を形成する放電
   用ガスからなる誘電体バリア放電を利用した概略管状で
   ある誘電体バリア放電ランプにおいて、該第二の誘電体
   の誘電率Ｅ₂ を誘電率Ｅ₁ 以上にし、かつ、厚みＤ₂ を
   ０．１μｍ以上から０．１×Ｅ₂ ×Ｄ₁ ／Ｅ₁ 以下の範
   囲にしたことを特徴とした誘電体バリア放電ランプ。
2. 【請求項２】 該内側電極の第一の端は、該放電容器の
   第一の端に気密に取り付けられかつ放電容器の外部に引
   き出されており、該内側電極の第二の端は該放電容器内
   にあるように構成したことを特徴とした請求項１に記載
   の誘電体バリア放電ランプ。
3. 【請求項３】 該内側電極の第二の端が該放電容器の第
   二の端に固定されている構成にしたことを特徴とした請
   求項２に記載の誘電体バリア放電ランプ。
4. 【請求項４】 該内側電極の第二の端が該放電容器の第
   二の端にゆるく保持されている構成にしたことを特徴と
   した請求項２に記載の誘電体バリア放電ランプ。
5. 【請求項５】 該放電容器の第二の端に排気管の残部が
   あり、該内側電極の第二の端が前記残部にゆるく保持さ
   れてなることを特徴とした請求項４に記載の誘電体バリ
   ア放電ランプ。
6. 【請求項６】 該放電容器の長手方向に沿ってスリット
   状に光を取り出す部分を有するアパーチャ形ランプであ
   ることを特徴とした請求項１から請求項５に記載の誘電
   体バリア放電ランプ。
7. 【請求項７】 該放電容器のスリット状の光取り出し部
   分の外面に、該外側電極と電気的に接続されかつ光透過
   性である部材を設けた構成にしたことを特徴とした請求
   項６に記載の誘電体バリア放電ランプ。
8. 【請求項８】 該放電容器のスリット状の光取り出し部
   分と対向する部分の外面に該外側電極を設け、かつ、該
   内側電極を該放電容器の中心軸よりも光取り出し部分に
   接近させて設けた構成にしたことを特徴とした請求項６
   に記載の誘電体バリア放電ランプ。
9. 【請求項９】 該放電容器のスリット状の光取り出し部
   分と対向する部分の外面に該外側電極を設け、かつ、該
   内側電極を該放電容器の中心軸よりも光取り出し部分か
   ら遠ざけて設けた構成にしたことを特徴とした請求項６
   に記載の誘電体バリア放電ランプ。
10. 【請求項１０】 該放電容器が円筒であり、該内側電極
    が丸棒あるいは円管状であり、該放電容器の内径を、該
    第二の誘電体の外径の３倍から４０倍の範囲にしたこと
    を特徴とした請求項１に記載の誘電体バリア放電ラン
    プ。
11. 【請求項１１】 該外側電極を該放電容器の外面の全周
    にわたって設け、かつ、該内側電極の中心軸と該放電容
    器の中心軸との距離を該内側電極の外径以上離して設置
    した構成にしたことを特徴とした請求項１０に記載の誘
    電体バリア放電ランプ。
12. 【請求項１２】 該外側電極がシームレスの円筒状金網
    からなる事を特徴とした請求項１から請求項６、請求項
    １０および請求項１１に記載の誘電体バリア放電ラン
    プ。